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沖壓成型的工藝要求三個階段
沖壓成形是指用模具直接沖制和控制好模具的沖模壓力,使金屬材料成形的過程。沖壓是用金屬模具使其成形,因此成型工藝要求是嚴格的。沖壓成形的結構一般分為沖壓工序、沖裁工序、冷卻工序三個階段。
(1)沖壓工藝
沖壓采用熱沖壓技術,用沖模在一定壓力條件下,通過變形使金屬材料成形。隨著工藝的發展,現在采用的成型技術有:壓入成形和壓模沖壓成形。壓入器是沖壓成形中很重要的設備,它能產生很大的壓力,因此需要有足夠的變形量,以保證成形順利進行。壓入成型工藝是根據沖壓過程中金屬材料向模腔內部的塑性變形程度來確定不同壓入器的開孔位置,使模腔內部金屬材料逐漸變為塑性狀態。模腔的開孔位置決定了模腔直徑和壓力分布。因此成型過程中模腔直徑和壓力應根據不同情況而不同。
(2)沖裁工序
沖裁工序是沖模的沖頭、沖裁工件和板料的沖切,它是沖裁工序的起始工序。沖裁工序的目的是在保證沖模壓力不變的情況下,縮小沖頭間隙,使板料在沖裁斷面上受力均勻,保證工件的平整與尺寸精度。同時為了使板料厚度均勻,在沖裁時應將板料在沖模前切成幾個方向,以保證板料厚度的均勻。在沖壓模具中,板料要有一定大小,一般長寬比為1:3~1:5即可;如板料較長時,板料上不應有較大孔洞。板料寬度與孔洞形狀要求不高,常用長方形板料。
(3)冷卻工序
在沖裁成形的過程中,材料在沖壓模具中得到冷卻,以達到沖壓成形的目的。這種冷卻方式叫冷卻循環。為了保證在沖裁過程中沖件處于均勻降溫狀態,通常有冷卻循環和輔助冷卻兩種方式。冷卻循環對模具有利,但其阻力大,而且易使沖剪后金屬凝固不充分,導致廢品的產生;輔助冷卻的優點是可以提高成形件的表面質量及產品外觀質量,但由于輔助冷卻裝置不經濟,一般采用熱交換器冷卻坯料。沖壓過程冷卻工序通常采用自動冷卻裝置。但隨著工業的發展和技術的進步,一般采用氣動冷卻方式(如壓力式、氣動式等),這種方式使金屬從模具中得到均勻冷卻,以減少殘余應力和改善沖剪質量,且費用較低。
(4)零件沖壓成形過程中,沖模和模具的作用主要是對金屬材料進行加熱、冷卻和成型。
沖壓工序主要是根據金屬材料的組織和力學性能確定沖刀的沖量,采用控制沖刀的沖量來控制零件的沖裁精度,使零件得到具有一定形狀的沖裁表面。零件沖壓成型的方法很多,如沖壓法、沖裁成形法、擴孔切縫成形法、沖壓槽成形法和圓錐零件成形等。每種方法又有其獨特的成形方法,在采用各種方法進行沖壓成形時,還必須對各種沖壓工序中產生的沖裁變形進行分析研究,才能確定最佳工藝條件和程序,以保證良好的沖斷性能及質量。對沖穿孔零件一般采用擴孔切縫成形法;圓錐零件則是以擴孔切縫成形法為基礎進行變形而成。目前,為了降低零件的成本,越來越多地采用圓錐零件來生產。這種生產方法既能保證圓錐零件尺寸精度及表面質量又能節約材料。
(5)沖壓工序的組織結構應使零件達到設計的厚度要求以及各種精度要求。
應保證零件具有較高的精度和表面粗糙度,避免產生變形和裂紋,零件的厚度和表面粗糙度,可按要求進行表面處理。沖壓工序的組織結構應便于檢查沖裁部位的變形,并且在保證沖裁質量的前提下,盡量減少沖裁數量。沖裁數量越多,模具的進給速度就越大,而且沖裁質量也就越好。由于沖裁一般使用大型的模具,因此沖裁前要先對沖裁區進行熱處理,以消除局部應力,提高零件表面光潔度,減小局部變形。由于沖壓工序組織結構特殊,其精度要求也較高;對于厚度要求較高或需精度要求高的零件,更要控制好各工序間與沖模間的間隙。因此要求沖裁工序具有良好的動平衡和平整度。